JP5944852B2 - Sealing structure - Google Patents

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  • Mechanical Sealing (AREA)

Description

本発明は、タンデム型のメカニカルシールを備える密封構造に関するものである。   The present invention relates to a sealing structure including a tandem mechanical seal.

メカニカルシールを2個用いる方式で、シール端面が二つあり、各々のメカニカルシールが同じ方向を向いているタンデム形のメカニカルシールが知られている。かかるメカニカルシールにおいて、医薬や食品用途については、一般的に、回転環側のシール端面と固定環側のシール端面との摺動部分を定期的に洗浄する必要がある。しかしながら、メカニカルシールの場合には、スプリング等によって回転環と固定環とが押し付けられた構造であることから、摺動部分を洗浄する際には、通常、装置を分解する必要がある。従って、洗浄作業に手間がかかってしまう。また、装置を分解する手間を省くために、回転環と固定環とを離間させる機構を備える技術も知られているが、構造が複雑化してしまう短所がある(特許文献1参照)。更に、このような技術においては、洗浄用の流体が回転環と固定環との間に残ってしまった場合に排出され難く、シール性に悪影響を及ぼす可能性もある。なお、その他関連する技術として特許文献2に開示された技術がある。ただし、この文献には、洗浄については何ら記載されていない。   There is known a tandem type mechanical seal that uses two mechanical seals, has two seal end faces, and each mechanical seal faces the same direction. In such mechanical seals, for pharmaceutical and food applications, it is generally necessary to periodically clean the sliding portion between the seal end surface on the rotating ring side and the seal end surface on the stationary ring side. However, in the case of a mechanical seal, since the rotating ring and the stationary ring are pressed by a spring or the like, it is usually necessary to disassemble the apparatus when cleaning the sliding portion. Therefore, it takes time for the cleaning work. Moreover, in order to save the effort which decomposes | disassembles an apparatus, the technique provided with the mechanism in which a rotating ring and a fixed ring are spaced apart is also known, However, There exists a fault which a structure becomes complicated (refer patent document 1). Furthermore, in such a technique, when the cleaning fluid remains between the rotating ring and the stationary ring, it is difficult to discharge, and the sealing performance may be adversely affected. In addition, there exists a technique disclosed by patent document 2 as another related technique. However, this document does not describe any cleaning.

特開2010−65755号公報JP 2010-65555 A 特開平6−17941号公報JP-A-6-17941

本発明の目的は、簡易な構造で、簡単に洗浄作業を行うことを可能とする密封構造を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a sealing structure that enables simple cleaning operations with a simple structure.

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。   The present invention employs the following means in order to solve the above problems.

すなわち、本発明の密封構造は、
各々同じ方向を向いている第1メカニカルシールと第2メカニカルシールとを備え、動作時には、これら第1メカニカルシールと第2メカニカルシールとの間の領域にパージガスが供給され、かつ動作していない時には当該領域に洗浄用流体が供給可能に構成されたタンデム形のメカニカルシールを備える密封構造であって、
第1メカニカルシールにおける回転環のシール端面のうち、前記領域側である内周面側には、回転環の回転に伴って動圧を発生させることで第1メカニカルシールにおける固定環のシール端面との間に隙間を発生させる第1螺旋形溝が周方向に間隔を空けて複数設けられ、かつ隣り合う第1螺旋形溝のそれぞれの間は、第1螺旋形溝よりも溝深さが浅い第2螺旋形溝により構成されると共に、
第2メカニカルシールにおける回転環のシール端面のうち、前記領域側である外周面側には、回転環の回転に伴って動圧を発生させることで第2メカニカルシールにおける固定環のシール端面との間に隙間を発生させる第3螺旋形溝が周方向に間隔を空けて複数設けられ、かつ隣り合う第3螺旋形溝のそれぞれの間は、第3螺旋形溝よりも溝深さが浅い第4螺旋形溝により構成されることを特徴とする。
That is, the sealing structure of the present invention is
A first mechanical seal and a second mechanical seal each facing in the same direction, and when operating, when purge gas is supplied to a region between the first mechanical seal and the second mechanical seal and is not operating A sealing structure including a tandem mechanical seal configured to be able to supply a cleaning fluid to the region,
Among the seal end faces of the rotary ring in the first mechanical seal, the inner peripheral surface side, which is the region side, generates a dynamic pressure along with the rotation of the rotary ring, thereby generating a seal end face of the fixed ring in the first mechanical seal. A plurality of first spiral grooves for generating a gap between them are provided at intervals in the circumferential direction, and the groove depth is shallower than the first spiral groove between the adjacent first spiral grooves. Constituted by the second helical groove,
Among the seal end faces of the rotating ring in the second mechanical seal, the outer peripheral surface side which is the region side is in contact with the seal end face of the stationary ring in the second mechanical seal by generating dynamic pressure along with the rotation of the rotating ring. A plurality of third spiral grooves for generating a gap therebetween are provided at intervals in the circumferential direction, and a gap between the adjacent third spiral grooves is shallower than the third spiral groove. It is characterized by comprising four spiral grooves.

本発明によれば、第1メカニカルシールにおける回転環のシール端面のうち内周面側は
、第1螺旋形溝と第2螺旋形溝によって構成されている。また、第2メカニカルシールにおける回転環のシール端面のうち外周面側は、第3螺旋形溝と第4螺旋形溝によって構成されている。これにより、第1メカニカルシールと第2メカニカルシールとの間の領域に洗浄用流体を供給することによって、これらの螺旋形溝を介して、各メカニカルシールにおけるシール端面に洗浄用流体を送り込むことが可能となる。従って、メカニカルシールを分解することなく、シール端面の洗浄が可能となる。
According to the present invention, the inner peripheral surface side of the seal end surface of the rotary ring in the first mechanical seal is constituted by the first spiral groove and the second spiral groove. Moreover, the outer peripheral surface side is comprised by the 3rd spiral groove and the 4th spiral groove among the seal end surfaces of the rotary ring in a 2nd mechanical seal. Thus, by supplying the cleaning fluid to the region between the first mechanical seal and the second mechanical seal, the cleaning fluid can be sent to the seal end face of each mechanical seal via these spiral grooves. It becomes possible. Therefore, the seal end face can be cleaned without disassembling the mechanical seal.

また、各メカニカルシールには、動圧発生用の溝(第1螺旋形溝及び第3螺旋形溝)だけでなく、それよりも溝深さの浅い溝(第2螺旋形溝及び第4螺旋形溝)が設けられている。そのため、洗浄用流体の排出性を高めることができる。これにより、洗浄時において、洗浄用流体を各メカニカルシールのシール端面に供給し易くすることができる。また、仮に螺旋形溝内に洗浄用流体が残ってしまった場合でも、その後の動作時に回転環が回転することで、直ちに螺旋形溝から洗浄用流体を排出させることができる。   Each mechanical seal includes not only a groove for generating dynamic pressure (first spiral groove and third spiral groove) but also a shallower groove (second spiral groove and fourth spiral). Shaped groove). For this reason, it is possible to improve the discharge performance of the cleaning fluid. Thereby, at the time of washing | cleaning, it can make it easy to supply the fluid for washing | cleaning to the seal | sticker end surface of each mechanical seal. Even if the cleaning fluid remains in the spiral groove, the cleaning fluid can be immediately discharged from the spiral groove by rotating the rotating ring during the subsequent operation.

以上説明したように、本発明によれば、簡易な構造で、簡単に洗浄作業を行うことができる。   As described above, according to the present invention, the cleaning operation can be easily performed with a simple structure.

図1は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to an embodiment of the present invention. 図2は本発明の実施例に係る第1メカニカルシールの回転環におけるシール端面の正面図である。FIG. 2 is a front view of the seal end face in the rotary ring of the first mechanical seal according to the embodiment of the present invention. 図3は本発明の実施例に係る第1メカニカルシールの回転環の一部破断断面図である。FIG. 3 is a partially broken sectional view of the rotary ring of the first mechanical seal according to the embodiment of the present invention. 図4は本発明の実施例に係る第2メカニカルシールの回転環におけるシール端面の正面図である。FIG. 4 is a front view of the seal end face of the rotary ring of the second mechanical seal according to the embodiment of the present invention. 図5は本発明の実施例に係る第2メカニカルシールの回転環の一部破断断面図である。FIG. 5 is a partially broken sectional view of the rotary ring of the second mechanical seal according to the embodiment of the present invention.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. .

(実施例)
図1〜図5を参照して、本発明の実施例に係る密封構造について説明する。なお、本実施例においては、攪拌機において、撹拌用の撹拌翼を回転させる回転軸と、ハウジングとの間の環状隙間を密封する密封構造を例にして説明する。
(Example)
With reference to FIGS. 1-5, the sealing structure which concerns on the Example of this invention is demonstrated. In the present embodiment, a sealing structure that seals an annular gap between a rotating shaft for rotating a stirring blade for stirring and a housing in the stirrer will be described as an example.

<密封装置全体>
特に、図1を参照して、本発明の実施例に係る密封構造の全体構成について説明する。図1は本発明の実施例に係る密封構造の模式的断面図である。なお、図1における断面図は、メカニカルシールや回転軸の中心軸線を含む断面図である。また、本実施例に係る密封構造を構成する各種部材については、後述するスプリング140,230及びピン150,250を除き環状の部材である。
<Entire sealing device>
In particular, with reference to FIG. 1, the overall structure of the sealing structure according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sealing structure according to an embodiment of the present invention. In addition, the cross-sectional view in FIG. 1 is a cross-sectional view including the central axis of the mechanical seal and the rotation shaft. Further, various members constituting the sealing structure according to the present embodiment are annular members except for springs 140 and 230 and pins 150 and 250 described later.

本実施例に係る密封構造は、攪拌機において、不図示の撹拌翼を回転させる回転軸300と、回転軸300の軸孔を有するハウジング400との間の環状隙間を密封するために設けられる。この密封構造は、設置された状態にある撹拌窯500の上部に設けられる。
図1中、(A)は大気側であり、(B)は撹拌窯500の内部側である。そして、不図示の撹拌翼は、回転軸300における下方に備えられている。
The sealing structure according to the present embodiment is provided in an agitator to seal an annular gap between a rotating shaft 300 that rotates a stirring blade (not shown) and a housing 400 having a shaft hole of the rotating shaft 300. This sealing structure is provided in the upper part of the stirring kiln 500 in the installed state.
In FIG. 1, (A) is the atmosphere side, and (B) is the inner side of the stirring kiln 500. A stirring blade (not shown) is provided below the rotary shaft 300.

本実施例に係る密封構造は、タンデム形のメカニカルシールを備えている。ここで、タンデム形とは、メカニカルシールを2個用いる方式で、シール端面が二つあり、各々のメカニカルシールが同じ方向を向いている構造(回転環、固定環が軸方向に同じ順番で設けられている構造)をいう。本実施例においては、上方側(大気側)に第1メカニカルシール100が設けられ、下方側(窯の内部側)に第2メカニカルシール200が設けられている。   The sealing structure according to the present embodiment includes a tandem mechanical seal. Here, the tandem type is a system that uses two mechanical seals and has two seal end faces, and each mechanical seal faces the same direction (rotating ring and fixed ring are provided in the same order in the axial direction) Structure). In the present embodiment, the first mechanical seal 100 is provided on the upper side (atmosphere side), and the second mechanical seal 200 is provided on the lower side (inside the kiln).

また、本実施例においては、回転軸300を保護するために、回転軸300の外周には第1スリーブ310が取り付けられ、更に第1スリーブ310の外周に第2スリーブ320が取り付けられている。そして、これらのスリーブと、撹拌窯500に固定されたハウジング400との間の環状隙間が、第1メカニカルシール100及び第2メカニカルシール200によって密封される。   In this embodiment, in order to protect the rotating shaft 300, a first sleeve 310 is attached to the outer periphery of the rotating shaft 300, and a second sleeve 320 is attached to the outer periphery of the first sleeve 310. An annular gap between these sleeves and the housing 400 fixed to the stirring furnace 500 is sealed by the first mechanical seal 100 and the second mechanical seal 200.

ハウジング400は、ハウジング本体410と、ハウジング本体410と撹拌窯500との間に固定されるフランジ420とを備えている。ハウジング本体410とフランジ420には、それぞれドレイン通路412,421が形成されている。また、ハウジング本体410には、第1メカニカルシール100と第2メカニカルシール200との間の領域Rにパージガスを供給するための供給通路411が形成されている。   The housing 400 includes a housing main body 410 and a flange 420 fixed between the housing main body 410 and the stirring kiln 500. Drain passages 412 and 421 are formed in the housing body 410 and the flange 420, respectively. In addition, a supply passage 411 for supplying purge gas to a region R between the first mechanical seal 100 and the second mechanical seal 200 is formed in the housing main body 410.

第1メカニカルシール100は、第1スリーブ310に固定される回転環110と、回転環110に対して摺動自在に設けられ、ハウジング400の内周面に固定されたケース130側に設けられる固定環120と、固定環120を回転環110側に向かって付勢するスプリング140とを備えている。ここで、回転環110は回転軸300に対して回転しないように構成され、固定環120はハウジング400に対して回転しないように構成されている。より具体的には、回転環110は、第2スリーブ320に固定されたピン150によって、第2スリーブ320に対して回転しないように構成されることで、回転軸300に対して回転しないようになっている。また、固定環120は不図示のピンによって、ハウジング本体410に対して回転しないように構成されることで、ハウジング400に対して回転しないようになっている。   The first mechanical seal 100 is provided on the rotary ring 110 fixed to the first sleeve 310, and is slidable with respect to the rotary ring 110, and is provided on the case 130 side fixed to the inner peripheral surface of the housing 400. A ring 120 and a spring 140 that urges the stationary ring 120 toward the rotating ring 110 are provided. Here, the rotating ring 110 is configured not to rotate with respect to the rotating shaft 300, and the fixed ring 120 is configured not to rotate with respect to the housing 400. More specifically, the rotating ring 110 is configured not to rotate with respect to the second sleeve 320 by the pin 150 fixed to the second sleeve 320, so that it does not rotate with respect to the rotating shaft 300. It has become. Further, the fixed ring 120 is configured not to rotate with respect to the housing main body 410 by a pin (not shown), so that it does not rotate with respect to the housing 400.

以上の構成により、回転軸300の回転と共に回転環110が回転し、静止状態にある固定環120と回転する回転環110のシール端面同士が摺動する。また、スプリング140によって、固定環120が回転環110側に付勢されるため、固定環120と回転環110は摺動した状態が保たれる。   With the above configuration, the rotating ring 110 rotates with the rotation of the rotating shaft 300, and the stationary end ring 120 that is stationary and the seal end surfaces of the rotating rotating ring 110 slide. Further, since the fixed ring 120 is urged toward the rotating ring 110 by the spring 140, the fixed ring 120 and the rotating ring 110 are kept in a sliding state.

第2メカニカルシール200は、第1スリーブ310に固定される回転環210と、回転環210に対して摺動自在に設けられ、ハウジング本体410側に設けられる固定環220と、固定環220を回転環210側に向かって付勢するスプリング230及びコンプレッションリング240とを備えている。ここで、回転環210は回転軸300に対して回転しないように構成され、固定環220はハウジング400に対して回転しないように構成されている。より具体的には、回転環210は、第2スリーブ320に固定されたピン250によって、第2スリーブ320に対して回転しないように構成されることで、回転軸300に対して回転しないようになっている。また、固定環220は不図示のピンによって、ハウジング本体410に対して回転しないように構成されることで、ハウジング400に対して回転しないようになっている。   The second mechanical seal 200 includes a rotating ring 210 fixed to the first sleeve 310, a slidable arrangement with respect to the rotating ring 210, and a fixed ring 220 provided on the housing body 410 side, and the fixed ring 220 rotating. A spring 230 and a compression ring 240 that urge toward the ring 210 side are provided. Here, the rotating ring 210 is configured not to rotate with respect to the rotating shaft 300, and the fixed ring 220 is configured not to rotate with respect to the housing 400. More specifically, the rotation ring 210 is configured not to rotate with respect to the second sleeve 320 by the pin 250 fixed to the second sleeve 320, so that the rotation ring 210 does not rotate with respect to the rotation shaft 300. It has become. Further, the fixed ring 220 is configured not to rotate with respect to the housing main body 410 by a pin (not shown), so that it does not rotate with respect to the housing 400.

以上の構成により、回転軸300の回転と共に回転環210が回転し、静止状態にある
固定環220と回転する回転環210のシール端面同士が摺動する。また、スプリング230及びコンプレッションリング240によって、固定環220が回転環210側に付勢されるため、固定環220と回転環210は摺動した状態が保たれる。
With the above configuration, the rotating ring 210 rotates with the rotation of the rotating shaft 300, and the stationary end ring 220 in a stationary state and the seal end surfaces of the rotating rotating ring 210 slide. Further, since the fixed ring 220 is urged toward the rotating ring 210 by the spring 230 and the compression ring 240, the fixed ring 220 and the rotating ring 210 are kept in a sliding state.

なお、密封構造においては、各部材同士を固定するために、ボルトやセットスクリュなどの複数の固定具(不図示)が設けられている。固定具については公知技術であるので、その説明は省略する。更に、密封構造には、各部材同士の隙間を密封するために、複数のOリングOが設けられている。OリングOについても公知技術であるので、その説明は省略する。   In the sealing structure, a plurality of fixtures (not shown) such as bolts and set screws are provided to fix the members to each other. Since the fixing tool is a known technique, its description is omitted. Further, the sealing structure is provided with a plurality of O-rings O in order to seal the gaps between the members. Since the O-ring O is also a known technique, the description thereof is omitted.

<回転環>
特に、図2〜図5を参照して、本発明の実施例に係る回転環について、より詳細に説明する。図2は本発明の実施例に係る第1メカニカルシールの回転環におけるシール端面の正面図である。図3は本発明の実施例に係る第1メカニカルシールの回転環の一部破断断面図である。なお、図3は回転環の中心軸線を含む面で第1メカニカルシールの回転環の一部を切断した断面図である。図4は本発明の実施例に係る第2メカニカルシールの回転環におけるシール端面の正面図である。図5は本発明の実施例に係る第2メカニカルシールの回転環の一部破断断面図である。なお、図5は回転環の中心軸線を含む面で第2メカニカルシールの回転環の一部を切断した断面図である。
<Rotating ring>
In particular, the rotating ring according to the embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a front view of the seal end face in the rotary ring of the first mechanical seal according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a partially broken sectional view of the rotary ring of the first mechanical seal according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a part of the rotary ring of the first mechanical seal taken along a plane including the central axis of the rotary ring. FIG. 4 is a front view of the seal end face of the rotary ring of the second mechanical seal according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a partially broken sectional view of the rotary ring of the second mechanical seal according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of a part of the rotary ring of the second mechanical seal taken along a plane including the central axis of the rotary ring.

まず、図2及び図3を参照して、第1メカニカルシール100における回転環110について説明する。この回転環110のシール端面のうち内周面側(領域(R)側)には、第1螺旋形溝111aが周方向に間隔を空けて複数設けられている。これら複数の第1螺旋形溝111aは、回転環110の回転方向Xに向かうにつれて外周面側から内周面側に伸びるように構成されている。また、隣り合う第1螺旋形溝111aのそれぞれの間は、第1螺旋形溝111aよりも溝深さが浅い第2螺旋形溝111bにより構成されている。つまり、回転環110のシール端面のうち内周面側には、第1螺旋形溝111aと第2螺旋形溝111bが交互に設けられている。ここで、第1螺旋形溝111a及び第2螺旋形溝111bは、いずれも外周面側の先端付近においては、外周面側に向かうにつれて幅が徐々に狭くなるように構成されている(図2参照)。   First, the rotating ring 110 in the first mechanical seal 100 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. A plurality of first spiral grooves 111a are provided on the inner peripheral surface side (region (R) side) of the seal ring end surface of the rotating ring 110 at intervals in the circumferential direction. The plurality of first spiral grooves 111a are configured to extend from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side in the rotational direction X of the rotary ring 110. Moreover, between each adjacent 1st spiral groove 111a, it is comprised by the 2nd spiral groove 111b whose groove depth is shallower than the 1st spiral groove 111a. That is, the first spiral groove 111a and the second spiral groove 111b are alternately provided on the inner peripheral surface side of the seal end surface of the rotating ring 110. Here, both the first spiral groove 111a and the second spiral groove 111b are configured so that the width gradually decreases toward the outer peripheral surface side in the vicinity of the distal end on the outer peripheral surface side (FIG. 2). reference).

なお、本実施例においては、回転環110の厚みが10mm程度であるのに対して、第1螺旋形溝111aの深さを10μm以上40μm以下程度、第2螺旋形溝111bの深さを2μm以上10μm以下程度に設定している。また、回転環110の内周端面付近には、ピン150が挿入されるスリット112が2箇所に設けられている。   In the present embodiment, the thickness of the rotating ring 110 is about 10 mm, whereas the depth of the first spiral groove 111a is about 10 μm or more and 40 μm or less, and the depth of the second spiral groove 111b is 2 μm. It is set to about 10 μm or less. In addition, slits 112 into which pins 150 are inserted are provided in two locations near the inner peripheral end face of the rotating ring 110.

次に、図4及び図5を参照して、第2メカニカルシール200における回転環210について説明する。この回転環210のシール端面のうち外周面側(領域(R)側)には、第3螺旋形溝211aが周方向に間隔を空けて複数設けられている。これら複数の第3螺旋形溝211aは、回転環210の回転方向Xに向かうにつれて内周面側から外周面側に伸びるように構成されている。また、隣り合う第3螺旋形溝211aのそれぞれの間は、第3螺旋形溝211aよりも溝深さが浅い第4螺旋形溝211bにより構成されている。つまり、回転環210のシール端面のうち外周面側には、第3螺旋形溝211aと第4螺旋形溝211bが交互に設けられている。ここで、第3螺旋形溝211a及び第4螺旋形溝211bは、いずれも内周面側の先端付近においては、内周面側に向かうにつれて幅が徐々に狭くなるように構成されている(図4参照)。   Next, the rotating ring 210 in the second mechanical seal 200 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. A plurality of third spiral grooves 211a are provided on the outer peripheral surface side (region (R) side) of the seal ring end surface of the rotating ring 210 at intervals in the circumferential direction. The plurality of third spiral grooves 211a are configured to extend from the inner peripheral surface side to the outer peripheral surface side in the rotational direction X of the rotary ring 210. Further, a space between each adjacent third spiral groove 211a is configured by a fourth spiral groove 211b having a groove depth shallower than that of the third spiral groove 211a. That is, the third spiral groove 211a and the fourth spiral groove 211b are alternately provided on the outer peripheral surface side of the seal end surface of the rotating ring 210. Here, each of the third spiral groove 211a and the fourth spiral groove 211b is configured such that the width gradually decreases toward the inner peripheral surface side in the vicinity of the tip on the inner peripheral surface side ( (See FIG. 4).

なお、本実施例においては、回転環210の厚みが10mm程度であるのに対して、第3螺旋形溝211aの深さを10μm以上40μm以下程度、第4螺旋形溝211bの深さを2μm以上10μm以下程度に設定している。また、回転環210の内周端面付近に
は、ピン250が挿入されるスリット212が2箇所に設けられている。
In this embodiment, the thickness of the rotating ring 210 is about 10 mm, whereas the depth of the third spiral groove 211a is about 10 μm to 40 μm and the depth of the fourth spiral groove 211b is 2 μm. It is set to about 10 μm or less. Further, in the vicinity of the inner peripheral end face of the rotating ring 210, slits 212 into which the pins 250 are inserted are provided at two places.

<動作時のメカニズム>
攪拌機が動作中は、回転軸300と共に、第1メカニカルシール100における回転環110及び第2メカニカルシール200における回転環210が回転する。また、供給通路411から領域R内にパージガス(窒素ガスなど)が供給される。
<Mechanism during operation>
While the stirrer is operating, the rotating ring 110 in the first mechanical seal 100 and the rotating ring 210 in the second mechanical seal 200 rotate together with the rotating shaft 300. A purge gas (such as nitrogen gas) is supplied from the supply passage 411 into the region R.

ここで、第1メカニカルシール100における回転環110のシール端面のうち内周面側には、回転環110の回転方向Xに向かうにつれて外周面側から内周面側に伸びるように構成された第1螺旋形溝111aが周方向に間隔を空けて複数設けられている。これにより、回転環110が回転している間、第1螺旋形溝111aに沿って、内周面側から外周面側に向かって流れる気流による動圧が発生する。従って、第1メカニカルシール100における固定環120は、スプリング140による付勢力に抗して、回転環110から離れる方向に移動する。以上により、回転環110が回転している間、回転環110のシール端面と固定環120のシール端面との間には微小な隙間が形成されるため、これらのシール端面の摺動摩耗が抑制される。   Here, the inner peripheral surface side of the seal end surface of the rotary ring 110 in the first mechanical seal 100 is configured to extend from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side in the rotational direction X of the rotary ring 110. A plurality of one spiral grooves 111a are provided at intervals in the circumferential direction. As a result, dynamic pressure is generated by the airflow flowing from the inner peripheral surface side toward the outer peripheral surface side along the first spiral groove 111a while the rotating ring 110 is rotating. Therefore, the stationary ring 120 in the first mechanical seal 100 moves in a direction away from the rotating ring 110 against the urging force of the spring 140. As described above, since the minute gap is formed between the seal end surface of the rotating ring 110 and the seal end surface of the stationary ring 120 while the rotating ring 110 is rotating, sliding wear of these seal end surfaces is suppressed. Is done.

また、第2メカニカルシール200における回転環210のシール端面のうち外周面側には、回転環210の回転方向Xに向かうにつれて内周面側から外周面側に伸びるように構成された第3螺旋形溝211aが周方向に間隔を空けて複数設けられている。これにより、回転環210が回転している間、第3螺旋形溝211aに沿って、外周面側から内周面側に向かって流れる気流による動圧が発生する。従って、第2メカニカルシール200における固定環220は、スプリング230による付勢力に抗して、回転環210から離れる方向に移動する。以上により、回転環210が回転している間、回転環210のシール端面と固定環220のシール端面との間には微小な隙間が形成されるため、これらのシール端面の摺動摩耗が抑制される。   A third spiral configured to extend from the inner peripheral surface side to the outer peripheral surface side in the rotational direction X of the rotary ring 210 on the outer peripheral surface side of the seal end surface of the rotary ring 210 in the second mechanical seal 200. A plurality of shaped grooves 211a are provided at intervals in the circumferential direction. As a result, dynamic pressure is generated by the airflow flowing from the outer peripheral surface side toward the inner peripheral surface side along the third spiral groove 211a while the rotating ring 210 is rotating. Therefore, the stationary ring 220 in the second mechanical seal 200 moves in a direction away from the rotating ring 210 against the urging force of the spring 230. As described above, since the minute gap is formed between the seal end surface of the rotary ring 210 and the seal end surface of the fixed ring 220 while the rotary ring 210 is rotating, sliding wear of these seal end surfaces is suppressed. Is done.

<洗浄>
攪拌機の洗浄について説明する。攪拌機の洗浄は、攪拌機を停止させた状態(回転軸300を静止させた状態)で、洗浄用流体としての洗浄スチームが所定圧力で各部分に吹きかけられることにより行われる。
<Washing>
The washing of the stirrer will be described. Washing of the stirrer is performed by spraying cleaning steam as a cleaning fluid to each part with a predetermined pressure in a state where the stirrer is stopped (a state where the rotating shaft 300 is stationary).

本実施例に係る密封構造部分の洗浄においては、メカニカルシール等を分解することなく洗浄が行われる。すなわち、本実施例においては、ハウジング本体410に形成された供給通路411から上述の領域R内に、所定の圧力で洗浄スチームが供給される。これにより、領域Rに曝された部位だけでなく、各メカニカルシールにおけるシール端面も洗浄される。   In the cleaning of the sealing structure portion according to the present embodiment, the cleaning is performed without disassembling the mechanical seal or the like. That is, in this embodiment, cleaning steam is supplied from the supply passage 411 formed in the housing body 410 into the region R described above at a predetermined pressure. Thereby, not only the site | part exposed to the area | region R but the seal end surface in each mechanical seal is wash | cleaned.

すなわち、第1メカニカルシール100においては、洗浄スチームが領域R側(内周面側)から第1螺旋形溝111a及び第2螺旋形溝111bを通って外周面側へと供給される。ここで、第1螺旋形溝111a及び第2螺旋形溝111bは、いずれもシール面に対し段差を有しているため、対向する固定環120との間に隙間を有する。従って、洗浄スチームの元の圧力がそれほど高くなくても、第1螺旋形溝111a及び第2螺旋形溝111bが設けられていない外周面側の部位にも洗浄スチームが供給される。以上により、回転環110のシール端面、及び固定環120のシール端面の全体が洗浄される。   That is, in the first mechanical seal 100, cleaning steam is supplied from the region R side (inner peripheral surface side) to the outer peripheral surface side through the first spiral groove 111a and the second spiral groove 111b. Here, since both the first spiral groove 111a and the second spiral groove 111b have a step with respect to the seal surface, there is a gap between the opposing fixed ring 120. Therefore, even if the original pressure of the cleaning steam is not so high, the cleaning steam is also supplied to a portion on the outer peripheral surface side where the first spiral groove 111a and the second spiral groove 111b are not provided. As described above, the entire seal end surface of the rotating ring 110 and the seal end surface of the stationary ring 120 are cleaned.

また、第2メカニカルシール200においては、洗浄スチームが領域R側(外周面側)から第3螺旋形溝211a及び第4螺旋形溝211bを通って内周面側へと供給される。ここで、第3螺旋形溝211a及び第4螺旋形溝211bは、いずれもシール面に対し段差を有しているため、対向する固定環220との間に隙間を有する。従って、洗浄スチー
ムの元の圧力がそれほど高くなくても、第3螺旋形溝211a及び第4螺旋形溝211bが設けられていない内周面側の部位にも洗浄スチームが供給される。以上により、回転環210のシール端面、及び固定環220のシール端面の全体が洗浄される。
Further, in the second mechanical seal 200, cleaning steam is supplied from the region R side (outer peripheral surface side) to the inner peripheral surface side through the third spiral groove 211a and the fourth spiral groove 211b. Here, since both the third spiral groove 211a and the fourth spiral groove 211b have a step with respect to the seal surface, there is a gap between the fixed ring 220 and the opposite. Therefore, even if the original pressure of the cleaning steam is not so high, the cleaning steam is also supplied to the portion on the inner peripheral surface side where the third spiral groove 211a and the fourth spiral groove 211b are not provided. As described above, the entire seal end face of the rotating ring 210 and the seal end face of the fixed ring 220 are cleaned.

洗浄後の液体やごみなどは、重力により下方に流れ落ちていき、供給通路411やドレイン通路421から機外に排出される。そして、密封構造部分を洗浄した後に、撹拌窯500の内部も洗浄スチームにより洗浄される。   The washed liquid, dust, and the like flow downward due to gravity, and are discharged out of the apparatus from the supply passage 411 and the drain passage 421. And after washing | cleaning a sealing structure part, the inside of the stirring kiln 500 is also wash | cleaned by washing | cleaning steam.

<本実施例に係る密封構造の優れた点>
本実施例に係る密封構造によれば、第1メカニカルシール100における回転環110のシール端面のうち内周面側は、第1螺旋形溝111aと第2螺旋形溝111bによって構成されている。また、第2メカニカルシール200における回転環210のシール端面のうち外周面側は、第3螺旋形溝211aと第4螺旋形溝211bによって構成されている。これにより、第1メカニカルシール100と第2メカニカルシール200との間の領域Rに洗浄用流体(洗浄スチーム)を供給することによって、これらの螺旋形溝を介して、各メカニカルシールにおけるシール端面に洗浄用流体を送り込むことが可能となる。従って、メカニカルシールを分解することなく、シール端面の洗浄が可能となる。
<Excellent point of sealing structure according to this embodiment>
According to the sealing structure according to the present embodiment, the inner peripheral surface side of the seal end surface of the rotary ring 110 in the first mechanical seal 100 is configured by the first spiral groove 111a and the second spiral groove 111b. Further, the outer peripheral surface side of the seal end surface of the rotary ring 210 in the second mechanical seal 200 is constituted by a third spiral groove 211a and a fourth spiral groove 211b. Thereby, by supplying the cleaning fluid (cleaning steam) to the region R between the first mechanical seal 100 and the second mechanical seal 200, the seal end surface of each mechanical seal is passed through these spiral grooves. It becomes possible to feed the cleaning fluid. Therefore, the seal end face can be cleaned without disassembling the mechanical seal.

また、第1メカニカルシール100及び第2メカニカルシール200には、動圧発生用の螺旋形溝(第1螺旋形溝111a及び第3螺旋形溝211a)だけでなく、それよりも溝深さの浅い螺旋形溝(第2螺旋形溝111b及び第4螺旋形溝211b)が設けられている。そのため、溝部分が洗浄用流体の通路となり、洗浄スチームの排出性を高めることができる。これにより、洗浄時において、洗浄スチームを各メカニカルシールのシール端面に供給し易くすることができる。また、仮に螺旋形溝内に洗浄後の液体が残ってしまった場合でも、その後の動作時に回転環110,210が回転することで、直ちに螺旋形溝から洗浄後の液体を排出させることができる。   In addition, the first mechanical seal 100 and the second mechanical seal 200 include not only the spiral grooves for generating dynamic pressure (the first spiral groove 111a and the third spiral groove 211a) but also the depth of the grooves. Shallow spiral grooves (second spiral groove 111b and fourth spiral groove 211b) are provided. Therefore, the groove portion becomes a passage for the cleaning fluid, and the cleaning steam can be improved. Thereby, at the time of washing | cleaning, it can be made easy to supply washing | cleaning steam to the seal | sticker end surface of each mechanical seal. Further, even if the cleaned liquid remains in the spiral groove, the cleaned liquid can be immediately discharged from the spiral groove by rotating the rotating rings 110 and 210 during the subsequent operation. .

また、第1メカニカルシール100と第2メカニカルシール200の2つのメカニカルシール間に洗浄用流体を流すため、洗浄用流体の圧力を高く設定することが可能で、より確実にシール面に洗浄用流体を行き渡らせることが可能となる。   In addition, since the cleaning fluid flows between the two mechanical seals of the first mechanical seal 100 and the second mechanical seal 200, the pressure of the cleaning fluid can be set high, and the cleaning fluid is more reliably applied to the seal surface. Can be distributed.

100 第1メカニカルシール
110 回転環
111a 第1螺旋形溝
111b 第2螺旋形溝
112 スリット
120 固定環
130 ケース
140 スプリング
150 ピン
200 第2メカニカルシール
210 回転環
211a 第3螺旋形溝
211b 第4螺旋形溝
212 スリット
220 固定環
230 スプリング
240 コンプレッションリング
250 ピン
300 回転軸
310 第1スリーブ
320 第2スリーブ
400 ハウジング
410 ハウジング本体
411 供給通路
412 ドレイン通路
420 フランジ
421 ドレイン通路
500 撹拌窯
O Oリング
R 領域
X 回転方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 1st mechanical seal 110 Rotary ring 111a 1st spiral groove 111b 2nd spiral groove 112 Slit 120 Fixed ring 130 Case 140 Spring 150 Pin 200 2nd mechanical seal 210 Rotary ring 211a 3rd spiral groove 211b 4th spiral form Groove 212 Slit 220 Fixed ring 230 Spring 240 Compression ring 250 Pin 300 Rotating shaft 310 First sleeve 320 Second sleeve 400 Housing 410 Housing body 411 Supply passage 412 Drain passage 420 Flange 421 Drain passage 500 Stirring furnace O O-ring R region X rotation direction

Claims (1)

各々同じ方向を向いている第1メカニカルシールと第2メカニカルシールとを備え、動作時には、これら第1メカニカルシールと第2メカニカルシールとの間の領域にパージガスが供給され、かつ動作していない時に当該領域に洗浄用流体が供給可能に構成されたタンデム形のメカニカルシールを備える密封構造であって、
第1メカニカルシールにおける回転環のシール端面のうち、前記領域側である内周面側には、回転環の回転に伴って動圧を発生させることで第1メカニカルシールにおける固定環のシール端面との間に隙間を発生させる第1螺旋形溝が周方向に間隔を空けて複数設けられ、かつ隣り合う第1螺旋形溝のそれぞれの間は、第1螺旋形溝よりも溝深さが浅い第2螺旋形溝により構成されると共に、
第2メカニカルシールにおける回転環のシール端面のうち、前記領域側である外周面側には、回転環の回転に伴って動圧を発生させることで第2メカニカルシールにおける固定環のシール端面との間に隙間を発生させる第3螺旋形溝が周方向に間隔を空けて複数設けられ、かつ隣り合う第3螺旋形溝のそれぞれの間は、第3螺旋形溝よりも溝深さが浅い第4螺旋形溝により構成されることを特徴とする密封構造。
A first mechanical seal and a second mechanical seal, each facing in the same direction, and when operating, when purge gas is supplied to the region between the first mechanical seal and the second mechanical seal and is not operating A sealing structure including a tandem mechanical seal configured to be able to supply a cleaning fluid to the region,
Among the seal end faces of the rotary ring in the first mechanical seal, the inner peripheral surface side, which is the region side, generates a dynamic pressure along with the rotation of the rotary ring, thereby generating a seal end face of the fixed ring in the first mechanical seal. A plurality of first spiral grooves for generating a gap between them are provided at intervals in the circumferential direction, and the groove depth is shallower than the first spiral groove between the adjacent first spiral grooves. Constituted by the second helical groove,
Among the seal end faces of the rotating ring in the second mechanical seal, the outer peripheral surface side which is the region side is in contact with the seal end face of the stationary ring in the second mechanical seal by generating dynamic pressure along with the rotation of the rotating ring. A plurality of third spiral grooves for generating a gap therebetween are provided at intervals in the circumferential direction, and a gap between the adjacent third spiral grooves is shallower than the third spiral groove. A sealing structure comprising four spiral grooves.
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